CN209763520U - 一种单井循环换热地能采集井 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于地源热泵技术领域，公开了一种单井循环换热地能采集井，包括井室、竖井、井管、进水管、潜水泵以及出水管；井室设置于竖井的顶部，井管设置于竖井的中央；井管的下部设置有透水件；井管的外壁与竖井的井壁之间设置有换热层，换热层内填充有蓄能颗粒；竖井的井壁内侧依次设置有阻水层和隔离膜；进水管的一端插入到换热层中，另一端与热泵机组的连接；潜水泵设置于井管的底部，出水管的一端与潜水泵连接，另一端与热泵机组连接。该单井循环换热地能采集井在换热层添加了蓄能颗粒，加强了换热层的蓄热能力，使得返回热泵机组的水温相比传统换热器水温更低，进而使得机组连续使用时间更长，提升了地源热泵系统的工作效率。

Description

一种单井循环换热地能采集井

技术领域

本实用新型属于地源热泵技术领域，具体涉及一种单井循环换热地能采集井。

背景技术

地源热泵系统以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。

地下换热器是地热热泵系统的关键设备。基于场地大小、岩土类型及挖掘成本，地下换热器分为竖直地下换热器和水平地下换热器两种。针对地下换热器而言，我国现行规范(《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2009)中所提到的竖直地下换热器仅存在竖直U型管和竖直螺旋管两种类型，可供选择类型少；而且传统竖直U型管换热器占地面积大，打井数多，造价高且换热效果不理想，竖直螺旋管的换热效果相对竖直U型管较好但造价更高。

作为本领域的技术人员，有必要对现有技术的不足，提出技术改良，提供一种换热效果强且造价低廉的换热器技术。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种单井循环换热地能采集井。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种单井循环换热地能采集井，包括井室、竖井、井管、进水管、潜水泵以及出水管；所述井室设置于所述竖井的顶部，所述井管设置于所述竖井的中央，且所述井管的轴线与所述竖井的井壁平行；所述井管的下部设置有透水件；所述井管的外壁与所述竖井的井壁之间设置有换热层，所述换热层内填充有蓄能颗粒，所述换热层的顶部设置有封井层；所述竖井的井壁内侧依次设置有阻水层和隔离膜；所述进水管的一端穿过所述井室和所述封井层并插入到所述换热层中，其另一端与热泵机组的出水口连接；所述潜水泵设置于所述井管的底部，所述出水管的一端与所述潜水泵的出水口连接，所述出水管的另一端穿过所述井室并与所述热泵机组的进水口连接。

优选的，所述竖井的内径为800～1000mm，所述井管的外径为200～300mm。

优选的，所述透水件为花管。

优选的，所述换热层的顶部与所述封井层接触的位置处设置有上隔板，所述换热层的底部设置有沉淀层，所述换热层和所述沉淀层之间设置有下隔板。

优选的，所述换热层中还设置有若干导流板。

优选的，所述阻水层为橡胶阻水层。

进一步优选的，所述阻水层的厚度不小于20mm。

与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果或优点：

本实用新型所提供的单井循环换热地能采集井在换热层添加了蓄能颗粒，加强了换热层的蓄热能力，使得返回热泵机组的水温相比传统换热器水温更低，进而使得机组连续使用时间更长，提升了地源热泵系统的工作效率，可推动地源热泵在我国的发展。

进一步的，本实用新型所提供的单井循环换热地能采集井的竖井井壁远大于传统U型管换热器，增大了循环水与土壤的换热面积，提升了换热效果；而且该单井循环换热地能采集井有一定的贮存循环水的能力，使得循环水在热采集井中循停留时间更长，可延长循环水的换热时间，增大换热量；此外，由于本实用新型所提供的单井循环换热地能采集井的竖井井壁远大于传统U型管换热器，因此相比于传统U型管换热器，流体流动截面积增大，减少了沿程阻力，能够有效减少水泵的耗功，有利于节能。

进一步的，使用本实用新型所提供的单井循环换热地能采集井可大大减少了地源热泵工程中的打井数，节省地下换热器占地面积和施工成本。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1中A-A截面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种单井循环换热地能采集井，包括井室1、竖井2、井管3、进水管4、潜水泵5以及出水管6；井室1设置于竖井2的顶部，井管3设置于竖井2的中央，且井管3的轴线与竖井2的井壁平行；井管3的下部设置有透水件；井管3的外壁与竖井2的井壁之间设置有换热层7，换热层7内填充有蓄能颗粒，换热层7的顶部设置有封井层8；竖井2的井壁内侧依次设置有阻水层9和隔离膜10；；进水管4的一端穿过井室1和封井层8并插入到换热层7中，其另一端与热泵机组的出水口连接；潜水泵5设置于井管3的底部，出水管6的一端与潜水泵5的出水口连接，出水管6的另一端穿过井室1并与所述热泵机组的进水口连接。

其中，本实用新型实施例中的竖井2的内径优选为800～1000mm，井管3的外径优选为200～300mm。

本实用新型实施例所提供的单井循环换热地能采集井的工作过程如下：

(1)将所述单井循环换热地能采集井与所述热泵机组连接，开启所述热泵机组；

(2)来自热泵机组的循环水通过进水管4进入到换热层7中，并在换热层7中向下流动，直至换热层7的底部，在流动过程中，循环水与换热层7中的蓄能颗粒以及竖井2的井壁进行热交换，实现换热；

(3)换热层7底部的循环水通过所述透水件进入到井管3的内腔中，然后由潜水泵5从井管3的内腔中向上抽出，并通过出水管6进入到所述热泵机组中。

本实用新型实施例所提供的单井循环换热地能采集井在换热层添加了蓄能颗粒，加强了换热层的蓄热能力，使得返回热泵机组的水温相比传统换热器水温更低，进而使得机组连续使用时间更长，提升了地源热泵系统的工作效率，可推动地源热泵在我国的发展。

进一步的，本实用新型所提供的单井循环换热地能采集井的竖井井壁远大于传统U型管换热器，增大了循环水与土壤的换热面积，提升了换热效果；而且该单井循环换热地能采集井有一定的贮存循环水的能力，使得循环水在热采集井中循停留时间更长，可延长循环水的换热时间，增大换热量；此外，由于本实用新型所提供的单井循环换热地能采集井的竖井井壁远大于传统U型管换热器，因此相比于传统U型管换热器，流体流动截面积增大，减少了沿程阻力，能够有效减少水泵的耗功，有利于节能。

进一步的，使用本实用新型所提供的单井循环换热地能采集井可大大减少了地源热泵工程中的打井数，节省地下换热器占地面积和施工成本。

需要说明的是，本实用新型实施例中的所述蓄能颗粒是本领域使用的常规蓄能颗粒，在此不再详述。

在具体的实施过程中，透水件的作用是使换热层7中的水进入到井管3的内腔中，同时阻止换热层7的蓄能颗粒进入到井管3的内腔中。能够作为透水件的材料有很多，作为优选的，本实用新型实施例中的所述透水件具体采用花管。花管的管壁删设置有间距不等的小孔，能够起到滤水挡砂的作用。

在具体的实施过程中，为了使循环水能够更好地从换热层7进入到井管3的内腔中，作为优选的，本实用新型实施例在换热层7的顶部与封井层8接触的位置处设置有上隔板，在换热层7的底部设置有沉淀层11，换热层7和沉淀层11之间设置有下隔板12。通过设置上隔板和下隔板，能够使循环水更好地从换热层7进入到井管3的内腔中。

在具体的实施过程中，为了进一步提高换热效率，作为优选的，本实用新型实施例在换热层7中还设置有若干导流板13，通过导流板引导换热层7中的循环水的流向，从而使循环水在向下流的过程中增加与所述蓄能颗粒和竖井2的井壁的接触，从而进一步提高换热效率。

在具体的实施过程中，为了防止循环水从竖井2的井壁向周围的泥土中渗漏，本实用新型实施例在竖井2的井壁内侧设置了阻水层9。能够作为阻水层的材质有很多，作为优选的，本实用新型实施例中的阻水层9具体采用橡胶阻水层，优选为厚度不小于20mm的橡胶阻水层，橡胶阻水层能够有效防止循环水从竖井2的井壁向周围的泥土中渗漏。

最后应说明的是：以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。

Claims (7)

1.一种单井循环换热地能采集井，其特征在于，包括井室、竖井、井管、进水管、潜水泵以及出水管；所述井室设置于所述竖井的顶部，所述井管设置于所述竖井的中央，且所述井管的轴线与所述竖井的井壁平行；所述井管的下部设置有透水件；所述井管的外壁与所述竖井的井壁之间设置有换热层，所述换热层内填充有蓄能颗粒，所述换热层的顶部设置有封井层；所述竖井的井壁内侧依次设置有阻水层和隔离膜；所述进水管的一端穿过所述井室和所述封井层并插入到所述换热层中，其另一端与热泵机组的出水口连接；所述潜水泵设置于所述井管的底部，所述出水管的一端与所述潜水泵的出水口连接，所述出水管的另一端穿过所述井室并与所述热泵机组的进水口连接。

2.根据权利要求1所述的单井循环换热地能采集井，其特征在于，所述竖井的内径为800～1000mm，所述井管的外径为200～300mm。

3.根据权利要求1所述的单井循环换热地能采集井，其特征在于，所述透水件为花管。

4.根据权利要求1所述的单井循环换热地能采集井，其特征在于，所述换热层的顶部与所述封井层接触的位置处设置有上隔板，所述换热层的底部设置有沉淀层，所述换热层和所述沉淀层之间设置有下隔板。

5.根据权利要求1所述的单井循环换热地能采集井，其特征在于，所述换热层中还设置有若干导流板。

6.根据权利要求1所述的单井循环换热地能采集井，其特征在于，所述阻水层为橡胶阻水层。

7.根据权利要求6所述的单井循环换热地能采集井，其特征在于，所述阻水层的厚度不小于20mm。